Lü-Chen Kaotik Üretecinin FPGA Tabanlı Gerçek Zamanlı Gerçekleştirilmesi

Abstract

In this study, we present a new approach for real-time implementation of continuous-time autonomous Lü-Chen (2002) chaotic system on FPGA (Field Programmable Gate Array). In the presented approach, the Lü-Chen chaotic system is designed on IQ-Math fixed-point number format on FPGA. The design was implemented using the Heun algorithm, which is one of the differential equation solution methods with VHDL, which is the structural hardware identification language. The designed system was synthesized and tested on the Xilinx Virtex-6 FPGA chip. The operating frequency of the FPGAbased Lü-Chen chaotic generator is set at 464.688 MHz and the chip statistics obtained from the design are presented. In addition, Matlab-based numerical results have been compared with the results obtained from the newly presented FPGAbased Lü-Chen chaotic generator, and successful results have been obtained. This work demonstrates that the hardwaredesigned Lü-Chen chaotic system can be used in various chaos-based embedded system applications such as securecommunication and random number generation.

Bu çalışmada literatürde sunulan sürekli zamanlı otonom Lü-Chen (2002) kaotik sistemi FPGA(Alan Programlanabilir Kapı Dizileri) üzerinde yeni bir yaklaşım sunularak modellenmiştir. Sunulan yaklaşımda, Lü-Chen kaotik sistemi FPGA üzerinde IQ-Math sabit noktalı sayı formatında tasarlanmıştır. Tasarım yapısal donanım tanımlama dili olan VHDL ile diferansiyel denklem çözüm yöntemlerinden biri olan Heun algoritması kullanarak gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistem Xilinx Virtex-6 FPGA çipinde sentezlenerek test edilmiştir. FPGA-tabanlı Lü-Chen kaotik üretecinin çalışma frekansı 464.688 MHz olarak belirlenmiş ve tasarımdan elde edilen çip istatistikleri sunulmuştur. Ayrıca yeni sunulan FPGA-tabanlı Lü-Chen kaotik üretecinden elde edilen sonuçlar ile Matlab-tabanlı nümerik sonuçlar karşılaştırılmış ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Bu çalışma ile, donanımsal olarak tasarlanan Lü-Chen kaotik sisteminin güvenli haberleşme ve rasgele sayı üretimi gibi çeşitli kaos tabanlı gömülü sistem uygulamalarında kullanılabileceği gösterilmiştir.